الثقب الأسود الفائق داخل نواة المجرة الإهليلجية العملاقة أو السديم مسييه 78 التابع لكوكبة الجبار، تعود هذه الصورة لشبكة تلسكوب "ايفينت هوريزون"، وتظهر بقعة مظلمة أمام حلقة تضيء بشكل خافت، وعرضت لأول مرة خلال ستة مؤتمرات صحفية متزامنة تم إصداره في العاشر من أبريل لعام 2019
الثقب الأسود الفائق داخل نواة المجرة الإهليلجية العملاقة مسييه 87 التابعة لكوكبة العذراء. تعدّ هذه الصورة أول صورة حقيقية لثقب أسود، وتعود لشبكة مقراب أفق الحدث، وتظهر فيها بقعة مظلمة أمام حلقة تضيء بشكل خافت، وعُرضت لأول مرة في ستة مؤتمرات صحفية متزامنة تمت في العاشر من أبريل عام 2019.
فوق: رسم تخيلي يُظهر ثقباً أسودَ فائق الضخامة يُمزق أجزاءً من نجم منفرد ويبتلعها.الصورة أسفل اليمين: صورة ضوئية يُعتقد أنها لثقبٍ أسودَ فائق الضخامة يبتلع نجماً في المجرة RXJ. الصورة أسفل اليسار: الصورة بالأشعة السينية.[1]

الثقب الأسود الفائق[2] أو الثقب الأسود فائق الضخامة أو الثقب الأسود عظيم الكتلة هو أكبر نوع من الثقوب السوداء يوجد في مجرة، تتراوح كتلته بين مئات آلاف وبلايين الكتل الشمسية. يُعتقد أن معظم المجرات -إن لم يكن كلها- بما في ذلك مجرتنا درب التبانة -[3] تحتوي ثقوباً سوداء عظيمة الضخامة في حوصلاتها.[4][5][6]

تملك الثقوب السوداء عظيمة الكتلة خصائصَ تميزها عن تلك ذات الكتلة المتوسطة أو العادية، منها:

  • تعرّف الكثافة المتوسطة للثقب الأسود بقسمة كتلة الثقب الأسود على الحجم داخل نصف قطر شفارتزشيلد، وبناء على ذلك فقد تكون أقل من كثافة الماء للثقب الأسود ذي الكتلة الضخمة، وتنطبق تلك الكثافة مثلاً على ثقب أسود تعادل كتلته 108 كتلة شمسية.[7] (هذا بسبب أن نصف قطر شفارتزشيلد يتناسب تناسباً طردياً مع الكتلة بينما تتناسب الكثافة تناسباً عكسياً مع الحجم، وبما أن حجم الكرة المحيطة بأفق الحدث لثقبٍ أسودَ لايدور حول محوره يتناسب تناسباً طردياً مع مكعب نصف القطر، فنجد أن الكثافة المتوسطة تقل للثقب الأسود الضخم حيث إنها تتناسب تناسباً عكسياً مع الكتلة).
  • تكون قوة المد والجزر قرب أفق الحدث ضعيفة. وبما أن نقطة التفرد الثقالي بعيدة جداً عن أفق الحدث، فرائد الفضاء الافتراضي المسافر إلى مركز الثقب الأسود لن يُجرب ما يُعرف بـ"التأثيرات المعكرونية" (وهو تمدد الجسم طولياً وانخفاض ثخانته باستمرار فيصبح رفيعاً مثل عود المعكرونة، وهذا ما يمكن أن يحدث في حقولِ الجاذبيةِ هائلة القوة) إلى أن يصل إلى نقطة عميقة جداً في الثقب الأسود.

التكونعدل

رسم تخيلي يُظهر ثقباً أسوداً فائق الضخامة وحوله قرص مزود كما كان سوف يبدو لو كان بالإمكان رؤيته.

هناك نماذج مختلفة لكيفية تكون الثقوب السوداء من هذا الحجم. وأكثرها وضوحا هي ازدياد مادة ثقب أسود من الحجم النجمي ببطء حتى يبلغ هذا الحجم. وأحد النماذج الأخرى[8] لتكون هذه الثقوب السوداء يبدأ من سحابة كبيرة من الغاز تنهار إلى "نجم نسبي" ربما تصل كتلته إلى مئات آلاف الكتل الشمسية أو أكثر. ثم يصبح النجم غير مستقر ومضطرب الحجم بسبب إنتاجه للبوزيترونات والإلكترونات في نواته، وربما ينهار مباشرة إلى ثقب أسود بدون أن ينفجر إلى مستعر أعظم (سوبرنوفا)، والذي سوف يقذف معظم كتلة النجم ويمنع بقاياه من التحول إلى ثقب أسود عظيم الضخامة.[9]

الصعوبة في تكوّن ثقب أسود فائق الضخامة تكمن في وجود مادة كافية في منطقة صغيرة كفاية. وهذه المادة يجب أن تملك كثافة قليلة جدا أيضا لكي يحدث هذا. وبشكل طبيعي تشمل عملية الازدياد انتقال جزء كبير من المادة الأولية إلى خارج ما يتحول إلى ثقب أسود، وهذا يبدو عاملا محددا في نمو الثقب الأسود ويفسر تكون الأقراص الازديادية.

حاليا يبدو أن هناك فجوة في تصنيف كتلة الثقوب السوداء. فهناك ثقوبٌ سوداء ذات كتلةٍ نجمية تولد من انهيار نجوم ربما تصل كتلتها إلى 33 كتلة شمسية. وأخف الثقوب السوداء فائقة الضخامة تبلغ كتلتها مئة ألف كتلة شمسية. وبين هذين الصُّنفين يوجد صُنف نادر هو الثقوب السوداء متوسطة الكتلة. وبسبب هذه الفجوة يُعتقد أن طريقة تكوّن كل من هذه الأنواع مختلفة عن الأخرى. وعلى أي حال بعض النماذج[10] تقترح أن مصادر الأشعة السينية فائقة الضياء هي ثقوب سوداء من هذا النوع النادر.

فرضية الثقوب السوداء فائقة الضخامةعدل

الفلكيون واثقون من وجود ثقب أسود فائق الضخامة في مركز مجرتنا - درب التبانة -، في منطقة تسمى الرامي أ*[11]، وذلك بسبب أن:

  • النجم إس 2 يدور في مدار بيضاوي يتم دورته فيه مرة كل 15,2 سنة، وفي أقرب اقتراب له من الجرم الذي يدور حول يكون على مسافة 17 ساعة ضوئية منه.[12]
  • من حركة النجم "إس 2" يُقدر الفلكيون كتلة الجرم الذي يدور حوله ب 4.1 مليون كتلة شمسية.[13]
  • الفلكيون يعرفون أيضاً أن قطر الجرم الذي يدور حوله النجم أقل من 17 ساعة ضوئية، وهذا يعني أن النجم إس 2 سوف يصطدم بالجرم أو سوف تُمزق أجزاء من بواسطة قوة المد والجزر.[14]
  • الجرم الوحيد المعروف الذي يُمكن أن تصل كتلته إلى 4.1 مليون كتلة شمسية وبحجم صغير هو الثقوب السوداء فائقة الضخامة.

وقد قامت بضعة معاهد علمية في ألمانيا[15] بتقديم أقوى دليل على احتواء منطقة الرامي أ* على ثقب أسود فائق الضخامة[11]، وهو قائم على معلومات من مرصدي المرصد الأوروبي الجنوبي (ايسو) الموجود في شيلي، [16] وكيك الموجود في جزر هاواي[17]، وتم من تلك المشاهدات استنتاج كتلتة الثقب الأسود فائق الضخامة في مركز مجرتنا هي 4.1 مليون كتلة شمسية.[18]

وجودها خارج مجرة درب التبانةعدل

تحتوي المجرة القريبة منا وهي مجرة المرأة المسلسلة وتبعد عنا 5و2 مليون سنة ضوئية ثقبا اسودا فائق الكتلة، تبلغ كتلته (1.1–2.3) × 108 كتلة شمسية، أي أنه أكبر كثيرا عن الثقب الأسود الموجود في مركز مجرتنا.[19]

كما يوجد واحد من أكبر الثقوب السوداء الفائقة الكتلة في أحد جيران مجرتنا وهو مسييه 87، تبلغ كتلته (6.4 ± 0.5) × 109 كتلة شمسية، وهو يبعد عنا نحو 5و53 مليون سنة ضوئية.[20][21]

وأصبح من المعلوم لدى العلماء أنه يكاد أن يوجد ثقب أسود فائق الكتلة في مركز كل مجرة.[22][23]

وقد بينت المشاهدة وجود علاقة بين كتلة مثل ذلك الثقب الأسود والانخفاض النسبي لسرعة الحوصلة المجرية، وتسمى تلك العلاقة علاقة إم-سيجما (بالإنجليزية: M-sigma relation).[24]

وهي تؤيد العلاقة بين تكوّن الثقب الأسود وتكون المجرة نفسها.[22]

ولا يزال تفسير تلك العلاقة غامضا ويشكل معضلة يتسابق الفيزيائيون على حلها. ويعتقد ان الثقوب السوداء ومجراتهم تكونت في نفس الوقت نحو 300 إلى 800 مليون سنة بعد الانفجار العظيم، مارين بخط التطور من نجم زائف وما له من خصائص، ولكن النماذج المقترحة تختلف فيما بينها حول السببية : هل الثقب الأسود هو العامل الفعال على نشأة المجرة أم العكس ؟ كما ان تكونهما التسلسلي يمكن أن يكون نموذجا لتطورهما. كما أن مسألة طبيعة المادة المظلمة التي لا تزال غير معروفة تماما ربما تلعب دورا هاما في نماذج تكون المجرات والثقوب السوداء فائقة الضخامة.[25][26]

انظر أيضًاعدل

مراجععدل

  1. ^ Chandra :: Photo Album :: RX J1242-11 :: 18 Feb 04 نسخة محفوظة 24 مايو 2017 على موقع واي باك مشين.
  2. ^ "Al-Qamoos القاموس - English Arabic dictionary / قاموس إنجليزي عربي". www.alqamoos.org. مؤرشف من الأصل في 13 أكتوبر 2017. اطلع عليه بتاريخ 13 أكتوبر 2017. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  3. ^ Schödel, R. (2002). "A star in a 15.2-year orbit around the supermassive black hole at the centre of the Milky Way". Nature. 419 (6908): 694–696. doi:10.1038/nature01121. PMID 12384690. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  4. ^ Urry, C. (1995). "Unified Schemes for Radio-Loud Active Galactic Nuclei". Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 107: 803–845. doi:10.1086/133630. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  5. ^ Antonucci, R. (1993). "Unified Models for Active Galactic Nuclei and Quasars". Annual Reviews in Astronomy and Astrophysics. 31 (1): 473–521. doi:10.1146/annurev.aa.31.090193.002353. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  6. ^ كريم, ديار حسن (2015-01-01). الجغرافيا الفلكية. Al Manhal. ISBN 9796500157023. مؤرشف من الأصل في 24 يناير 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  7. ^ Celotti, A.; Miller, J.C.; Sciama, D.W. (1999). "Astrophysical evidence for the existence of black holes". Class. Quant. Grav. 16 (12A): A3–A21. arXiv:astro-ph/9912186. doi:10.1088/0264-9381/16/12A/301. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)CS1 maint: ref=harv (link)
  8. ^ Begelman, M. C. (2006). "Formation of supermassive black holes by direct collapse in pre-galactic haloes". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 370 (1): 289–298. doi:10.1111/j.1365-2966.2006.10467.x. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  9. ^ Spitzer, L. (1987). Dynamical Evolution of Globular Clusters. Princeton University Press. ISBN 0691083096. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  10. ^ Winter, L.M. (2006). "XMM-Newton Archival Study of the ULX Population in Nearby Galaxies". Astrophysical Journal. 649: 730–752. doi:10.1086/506579. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  11. أ ب Henderson, Mark (December 9, 2008). "Astronomers confirm black hole at the heart of the Milky Way". Times Online. مؤرشف من الأصل في 16 ديسمبر 2008. اطلع عليه بتاريخ 17 مايو 2009. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  12. ^ Schödel, R. (17 October 2002). "A star in a 15.2-year orbit around the supermassive black hole at the centre of the Milky Way". Nature. 419 (419): 694–696. doi:10.1038/nature01121. أرشيف خي:[[أرشيف خي:{{{1}}}|{{{1}}}]]}}. مؤرشف من الأصل في 08 مايو 2017. اطلع عليه بتاريخ 27 يوليو 2009. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  13. ^ الرامي أ*
  14. ^ Ghez, A. M. (2005). "Stellar Orbits around the Galactic Center Black Hole". The Astrophysical Journal. 620 (2): 744–757. doi:10.1086/427175. أرشيف خي:[[أرشيف خي:{{{1}}}|{{{1}}}]]}}. مؤرشف من الأصل في 28 يناير 2020. اطلع عليه بتاريخ 10 مايو 2008. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  15. ^ UCLA Galactic Center Group نسخة محفوظة 26 يونيو 2017 على موقع واي باك مشين.
  16. ^ ESO - 2002[وصلة مكسورة] نسخة محفوظة 17 مايو 2008 على موقع واي باك مشين.
  17. ^ "/ W. M. Keck Observatory" en. مؤرشف من الأصل في 1 مارس 2012. اطلع عليه بتاريخ 24 يناير 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); Invalid |script-title=: missing prefix (مساعدة)
  18. ^ Milky Way's Central Monster Measured - News from Sky & Telescope - SkyandTelescope.com
  19. ^ Bender, Ralf (2005-09-20). "HST STIS Spectroscopy of the Triple Nucleus of M31: Two Nested Disks in Keplerian Rotation around a Supermassive Black Hole". المجلة الفيزيائية الفلكية. 631 (1): 280–300. arXiv:astro-ph/0509839. Bibcode:2005ApJ...631..280B. doi:10.1086/432434. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  20. ^ Gebhardt, Karl; Thomas, Jens (2009). "The Black Hole Mass, Stellar Mass-to-Light Ratio, and Dark Halo in M87". The Astrophysical Journal. 700 (2): 1690–1701. Bibcode:2009ApJ...700.1690G. doi:10.1088/0004-637X/700/2/1690. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
  21. ^ Macchetto, F.; Marconi, A.; Axon, D. J.; Capetti, A.; Sparks, W.; Crane, P. (1997). "The Supermassive Black Hole of M87 and the Kinematics of Its Associated Gaseous Disk". Astrophysical Journal. 489 (2): 579. arXiv:astro-ph/9706252. Bibcode:1997ApJ...489..579M. doi:10.1086/304823. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
  22. أ ب King, Andrew (2003-09-15). "Black Holes, Galaxy Formation, and the MBH-σ Relation". The Astrophysical Journal Letters. 596: L27–L29. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  23. ^ Richstone, D.; et al. (January 13, 1997). "Massive Black Holes Dwell in Most Galaxies, According to Hubble Census". 189th Meeting of the American Astronomical Society. مؤرشف من الأصل في 18 أكتوبر 2016. اطلع عليه بتاريخ 17 مايو 2009. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); Explicit use of et al. in: |الأول= (مساعدة)
  24. ^ Merritt, D.; Ferrarese, Laura (2001-01-15). "The MBH-σ Relation for Supermassive Black Holes". The Astrophysical Journal. The American Astronomical Society. 547 (1): 547:140–145. arXiv:astro-ph/0008310. Bibcode:2001ApJ...547..140M. doi:10.1086/318372. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  25. ^ Robert Roy Britt (2003-07-29). "The New History of Black Holes: 'Co-evolution' Dramatically Alters Dark Reputation". مؤرشف من الأصل في 07 فبراير 2003. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  26. ^ "Astronomers crack cosmic chicken-or-egg dilemma". 2003-07-22. مؤرشف من الأصل في 20 أبريل 2006. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)